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Velocidad y aceleración instantánea en movimiento rectilíneo (Laboratorio de Física)
Víctor Acasio Quispe - [email protected]
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Objetivo
Materiales y equipos
Fundamento teórico
Procedimiento
Análisis y toma de datos experimentales
Resultados
Cuestionario
Conclusiones
Bibliografía
Objetivo


Estudiar el movimiento rectilíneo uniforme de una burbuja de aire en el tubo Nikola.
Comprobar que el movimiento rectilíneo uniforme y el movimiento rectilíneo uniformemente variado
se realizan con velocidad constante y aceleración constante respectivamente.
Materiales y equipos





Tubo de vidrio con agua (tubo de Nikola).
Ruedas de Maxwell.
Reglas milimétricas graduadas.
Cronómetros.
Soportes universales y varillas.
Fundamento teórico

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME (M.R.U.): Un movimiento es rectilíneo cuando describe
una trayectoria recta y uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, es decir, su
aceleración es nula. Esto implica que la velocidad media entre dos instantes cualesquiera siempre
tendrá el mismo valor. Además la velocidad instantánea y media de este movimiento coincidirán.
De acuerdo a la 1ª Ley de Newton toda partícula permanece en reposo o en movimiento rectilíneo
uniforme cuando no hay una fuerza neta que actúe sobre el cuerpo.
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Esta es una situación ideal, ya que siempre existen fuerzas que tienden a alterar el movimiento de
las partículas. El movimiento es inherente que va relacionado y podemos decir que forma parte de la
materia misma.
Ya que en realidad no podemos afirmar que algún objeto se encuentre en reposo total.
El MRU se caracteriza por:
a) Movimiento que se realiza en una sola dirección en el eje horizontal.
b) Velocidad constante; implica magnitud y dirección inalterables.
c) La magnitud de la velocidad recibe el nombre de rapidez. Este movimiento no presenta
aceleración (aceleración=0).
Relación Matemática del MRU:
El concepto de velocidad es el cambio de posición (desplazamiento) con respecto al tiempo.
Fórmula: de acuerdo a la definición de velocidad, tendremos:
O sea que:
V=velocidad
X=posición
t=tiempo
En una ecuación dimensional:
O
La velocidad en unidades de medida pueden ser: m/s, cm/s, pie/s
Leyes de M.R.U.:
a.- en el M.R.U. la velocidad es constante.
b.- la posición es directamente proporcional al tiempo, ya que despejando de la formula de velocidad,
tenemos:
, que nos indica, a mayor tiempo, mayor distancia recorrida por el móvil.
GRAFICAS DE MRU.: Al graficar el desplazamiento (distancia) contra tiempo se obtiene una línea recta. La
pendiente de la línea recta representa el valor de la velocidad para dicha partícula. Al realizar la gráfica de
velocidad contra tiempo obtenemos una recta paralela al eje X. Podemos calcular el deslizamiento como el
área bajo la línea recta.
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
MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO(M.R.U.V.):El Movimiento rectilíneo
uniformemente acelerado, también conocido como Movimiento rectilíneo uniformemente variado
(MRUV) o Movimiento Unidimensional con Aceleración Constante, es aquél en el que un móvil se
desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante. Esto implica
que para cualquier instante de tiempo, la aceleración del móvil tiene el mismo valor. Un caso de
este tipo de movimiento es el de caída libre, en el cual la aceleración interviniente, y considerada
constante, es la que corresponde a la de la gravedad.
También puede definirse el movimiento MRUV como el seguido por una partícula que partiendo
del reposo es acelerada por una fuerza constante.
GRÁFICAS:
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ECUACIONES DE MRUV
V  Vo  at
Vo
a
 Vo
Vf  t 
t  Vf
X 
Vf
2
 Vo
2
2a
1
X  Vo t 
at 2
2
2
2
Vf
 Vo
a 
2X
Procedimiento

Para el movimiento rectilíneo uniforme(M.R.U):
Marque sobre el tubo puntos sucesivos de 10cmcada uno. por lo menos 10 puntos.
El primer punto no debe estar pegado al extremo.
Dar una inclinación adecuada al tubo, la que no debe variar durante la práctica.
Ubique la burbuja en el extremo inferior, próximo al primer punto marcado.
Determine el tiempo de la burbuja que demora en recorrer el primer intervalo de 10 cm (repita la
lectura del tiempo por lo menos 3 veces), luego proceda a hacer lo mismo con el segundo
intervalo de 20 cm, el tercero y así sucesivamente.
 Para el movimiento rectilíneo uniformemente variado(M.R.U.V):
 Sobre los soportes universales, construya un riel inclinado; sobre el que pueda girar sin deslizarse
la rueda de Maxwell.
 Marque sobre el riel puntos sucesivos de 100cm cada uno. Por lo menos 10 puntos.
 Dejando caer la rueda de Maxwell siempre desde el extremo superior del riel determine el tiempo
que tarda en recorrer 10, 20, 30, 40,.., 100cm respectivamente. (para cada registro repita tres
veces).





Análisis y toma de datos experimentales
 Para el movimiento rectilíneo uniforme(M.R.U.):
X (cm)
t1 ( s)
t 2 ( s)
t 3 (s)
0-10
1,48
1,60
1,48
_
t ( s)
3,54
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0-20
0-30
0-40
0-50
0-60
0-70
3,00
4,39
6,00
7,39
8,72
10,43
3,04
4,40
6,01
7,40
8,70
10,49
2,98
4,46
6,10
7,53
8,89
10,40
4,99
5,64
6,26
7,24
8,00
8,66
 Para el movimiento rectilíneo uniformemente variado(M.R.U.V):
X (cm)
t1 ( s)
t 2 ( s)
t 3 (s)
0-10
0-20
0-30
0-40
0-50
0-60
0-70
0-80
0-90
3,60
5,00
5,41
6,23
7,20
7,87
8,55
9,07
9,82
3,48
4,70
5,76
6,32
7,36
8,00
8,56
9,16
9,64
3,54
5,26
5,76
6,24
7,16
8,13
8,88
9,08
9,78
_
t ( s)
3,54
4,99
5,64
6,26
7,24
8,00
8,66
9,10
9,75
Resultados
 Para el movimiento rectilíneo uniforme(M.R.U):
X (cm)
10
20
30
40
50
60
70
V (cm )
s
6,58
6,64
6,79
6,62
6,72
6,82
9,70
 Para el movimiento rectilíneo uniformemente variado(M.R.U.V):
X (cm)
V (cm )
s
10
20
30
40
50
60
70
80
90
5,66
8,03
10,66
12,77
13,83
15,04
16,19
17,56
18,43
a(cm
s2
)
1,60
1,61
1,89
2,04
1,91
1,88
1,87
1,93
1,89
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Cuestionario
 Para el movimiento rectilíneo uniforme(M.R.U):
 Grafique ( X  t ) , explique el significado de esta grafica y calcule la velocidad del móvil.
GRÁFICA (X- t)
120
100
POSICIÓN (cm)
80
60
40
20
0
-20
0
2
4
-40

6
8
10
12
14
TIEMPO (s)
Grafique también (V  t ) , explique el significado de esta grafica y calcule la distancia
recorrida por el móvil entre el 2º y 3º del intervalo de tiempo.
GRÁFICA (V-t)
12
VELOCIDAD (cm/s)
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
TIEM PO (s)
8
10
 Para el movimiento rectilíneo uniformemente variado(M.R.U.V):

Grafique
( X  t ) , explique el significado de esta grafica.
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GRÁFICA (X-t)
POSICIÓN (cm)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0

2
4
6
TIEMPO (s)
8
10
12
Linealice la ecuación anterior ( X  t ) por el método que usted conozca. haga un ajuste
por el método de mínimos cuadrados, explique el significado de esta grafica y calcule la
aceleración.
UTILINADO MINIMOS CUADRADOS
n
Y
i 1
i
n
 an  b X i
i 1
n
n
n
i 1
i 1
i 1
 X iYi  a X i  b X i
2
 450  9a  63,2b
 36,08,5  63,2a  477,6b
 a  57,16
 b  1,02
LINEALIZANDO LA ECUACION QUEDA:
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GRÁFICA (X-t)
POSICIÓN (cm)
100
90
y = 57,16x - 1,02
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0

2
4
6
TIEMPO (s)
8
10
12
Grafique (V  t )
GRÁFICA (V-t)
VELOCIDAD (cm/s)
30
25
20
15
10
5
0
0

5
TIEMPO (s) 10
15
Escriba la ecuación del móvil de ( X  t ) en el M.R.U.
V
X 
t

Escriba la ecuación del móvil de ( X  t ) en el M.R.U.V.
1
X  Vot  at 2
2

Escriba la ecuación para la velocidad del móvil en el M.R.U.V.
V  Vo  at
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3. OBSERVACIONES :
Conclusiones
Damos por aceptada nuestro modelo de hipótesis de trabajo parcialmente ya que obtuvimos un error
experimental debido a la calidad de los instrumentos en que fue realizado nuestro experimento además de
los factores ambientales que afectan el experimento ya sea directa o indirectamente.
Los resultados obtuvimos son considerablemente aceptados ya que el factor tiempo es el que incide
mayormente en este experimento, ya que este es el que representa la dispersión en los datos obtenidos
comparados con los experimentales
Este factor tiempo se puede mejorar considerablemente al tener un equipo sofisticado para medirlo, siempre
se obtendrá error experimental pero en menor escala.
También se puede mejorar escogiendo debidamente el local en que se va a realizar el experimento así la
gravedad y otros factores que afecten experimento disminuirán considerablemente.
Bibliografía
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Al varenga, Beatriz
Física I
Goldemberg
Física fundamental T-I
Negro
Física experimental
Física – Maiztegui & Sabato – Edición 1
Revista Investigación y Ciencia – Jean Michael & É. Kierlik – Julio 2002
Física, Curso Elemental: Mecánica – Alonso Marcelo
Física – Wilson Jerry
Cuestiones de Física – Aguilar Jsement
Física Tomo I – Ser Wai Raymond
Dinámica II: Mecánica Para Ingeniería y sus Aplicaciones – David J. MacGill & Wilton King
Michel Valero
Física Fundamental Vol.-1
Alonso –Finn
Física Vol.-1
Sears –Zemansky –Young
Física Universitaria
http://fisica.usach.cl/~lhrodrig/fisica1/estatica.pdf
Autor:
Víctor Acasio Quispe
[email protected]
Profesor:
Lic. Bustamante Rodríguez, Jaime
02 de JUNIO del 2009
AYACUCHO – PERÚ
2009
Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga
Facultad de Ingeniería de Minas, Geología y Civil
Escuela de Formación Profesional de Ingeniería de Minas
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